Un estudio muestra por primera vez un innovador marcapasos cardíaco autoamplificado probado con éxito en cerdos
Nuestro corazón mantiene un ritmo constante gracias a su marcapasos interno , el nódulo sinoauricular (nódulo SA), también llamado nódulo sinusal, ubicado en la aurícula derecha. Este marcapasos interno libera una carga eléctrica entre 60 y 100 veces por minuto, y esta energía provoca las contracciones de los músculos cardíacos, lo que permite que el corazón bombee sangre por todo el cuerpo. Con la edad o alguna enfermedad, este marcapasos interno pierde la capacidad de mantener el corazón latiendo correctamente. Las arritmias también pueden causar latidos cardíacos irregulares, una afección que disminuye la frecuencia cardíaca normal. Para compensar esta pérdida, se puede implantar quirúrgicamente un marcapasos cardíaco tradicional —un dispositivo electrónico alimentado por batería— para regularizar el ritmo cardíaco y mantenerlo latiendo de forma constante.
Un marcapasos cardíaco tradicional
El dispositivo consta de un generador de impulsos a batería que se implanta debajo de la piel cerca de la clavícula. También tiene cables aislados que conectan el dispositivo al corazón. El circuito electrónico genera señales eléctricas que se envían al corazón a través de electrodos. El marcapasos es un dispositivo que salva vidas; sin embargo, una limitación importante del marcapasos actual es que deben reemplazarse en cualquier momento entre los 5 y 12 años desde el primer momento cuando se instalan debido a la vida limitada de la batería. La implantación solo se puede realizar mediante una cirugía invasiva con anestesia local, lo que en sí mismo es un desafío ya que es necesario abrir la cavidad torácica del paciente. La cirugía no solo es cara, sino que también aumenta el riesgo de que el paciente sufra complicaciones, infecciones o incluso sangrado. Se ha diseñado otro tipo de marcapasos diminuto que se puede implantar mediante un catéter evitando la cirugía, pero aún se está sometiendo a pruebas.
Los investigadores se han centrado en el desarrollo de marcapasos cardíacos que podrían utilizar la energía natural del propio latido del corazón en lugar de baterías. En teoría, un marcapasos de este tipo no necesitaría ser reemplazado una vez implantado en el paciente. Los marcapasos alimentados por plutonio se fabricaron hace décadas. El diseño experimental de nuevos marcapasos se ha enfrentado hasta ahora a varias limitaciones, como una estructura rígida que limita su potencia y dificultades en la miniaturización.
Un innovador marcapasos sin batería con un diseño único
En un nuevo estudio publicado en ACS Nano, investigadores del Laboratorio Nacional Clave de Ciencia y Tecnología de Shanghái, China, se propusieron diseñar un novedoso marcapasos pequeño que se alimenta de la energía del propio latido cardíaco, y lo probaron con éxito en cerdos. El nuevo dispositivo se puede colocar debajo del corazón, en lugar de cerca de la clavícula como los marcapasos convencionales. Este marcapasos se basa en una relación simbiótica ideal entre el corazón y el dispositivo.
El diseño de este nuevo marcapasos comenzó con la creación de una pequeña estructura flexible de plástico. Esta estructura se recubrió con capas piezoeléctricas que, al doblarse, generan energía. Esta parte, denominada «recolector de energía», se colocó en un chip. El dispositivo se implantó en cerdos y se observó que el propio latido cardíaco de los animales podía modificar (doblar) la forma de la estructura, generando así suficiente energía (potencia) equivalente a la de un marcapasos alimentado por batería . La estructura flexible de plástico del dispositivo le permite captar más energía del corazón en comparación con los marcapasos tradicionales, que tienen carcasas rígidas.
Dado que la fisiología humana es muy similar a la de los cerdos, este marcapasos podría funcionar bien también en humanos. Los investigadores señalan algunos problemas técnicos que deberán resolverse; por ejemplo, el dispositivo consta de tres tecnologías distintas (recolector de energía, chip marcapasos y cables) que deben integrarse en un solo aparato. Pruebas adicionales en animales y posteriormente en humanos confirmarán la estabilidad a largo plazo del dispositivo. Si este dispositivo resulta exitoso, solo requerirá una cirugía invasiva, lo que reducirá el riesgo de complicaciones para el paciente. Una limitación importante de este nuevo dispositivo podría ser que los médicos no puedan monitorizar a los pacientes de forma remota, como ocurre con los marcapasos que funcionan con baterías.
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Fuentes)
Ning L et al. 2019. Alimentación directa de un marcapasos cardíaco real mediante la energía natural de un latido. ACS Nano . https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567
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